一种高性能一体化集成电源制造技术

本发明专利技术属于开关电源领域，提供了一种高性能一体化集成电源，包括：电源控制芯片、功率开关装置、高温共烧陶瓷一体化管壳和金属盖板；所述金属盖板设置在高温共烧陶瓷一体化管壳的上方且与高温共烧陶瓷一体化管壳的上表面相适应；所述高温共烧陶瓷一体化管壳包括：基板和设置在基板上方的环框；所述环框包括设置在基板前后左右四个方向的侧面；所述基板的上面设置有第一方形槽安装区域；所述电源控制芯片贴装所述第一方形槽安装区域内；所述功率开关装置固定设置在基板的上面；所述电源控制芯片通过键合引线与基板的上表面键合；本发明专利技术能够提高电源封装集成的效率、热传导效率。热传导效率。热传导效率。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能一体化集成电源


[0001]本专利技术属于电源领域，特别涉及一种高性能一体化集成电源。

技术介绍

[0002]电源是所有电力电子系统运行的基础，随着卫星、火箭、武器装备等领域的载荷功能越来越强大，对有效载荷重量比的要求逐步提升。而传统的基于分立器件设计的电源越发无法满足整机系统在体积和功率密度方面的需求。因而，高性能小型化集成电源成为了有效的解决方案。
[0003]现有集成电源基本都是将电源控制器、半导体功率开关、电压自举二极管、功率电感、输入和输出电容、反馈电路等平铺贴在基板表面，通过基板导带和引线键合实现电气互连，而单纯的将集成电源的器件贴装在基板表面，封装效率不高，散热效果不好，很难满足大电流应用的要求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高性能一体化集成电源，以提高集成电源的封装效率和散热效果，包括：
[0005]电源控制芯片、功率开关装置、高温共烧陶瓷一体化管壳和金属盖板；
[0006]所述金属盖板设置在高温共烧陶瓷一体化管壳的上方且与高温共烧陶瓷一体化管壳的上表面相适应；
[0007]所述高温共烧陶瓷一体化管壳包括：基板和设置在基板上方的环框；
[0008]所述环框包括设置在基板前后左右四个方向的侧面；
[0009]所述基板的上面设置有第一方形槽安装区域；所述电源控制芯片贴装所述第一方形槽安装区域内；所述功率开关装置固定设置在基板的上面；所述电源控制芯片通过键合引线与基板的上表面键合。
[0010]优选地，所述功率开关装置包括：第一功率开关芯片Q
H
、第二功率开关芯片Q
L
、电压自举芯片D
B
、功率电感L、多个电阻/电容元器件、第一铜带夹扣和第二铜带夹扣；
[0011]所述第一功率开关芯片Q
H
、电压自举芯片D
B
、功率电感L和多个电阻/电容元器件贴装在基板的上表面；
[0012]所述第二功率开关芯片Q
L
贴装在第一铜带夹扣的上面，所述第一铜带夹扣设置在第一功率开关芯片Q
H
的上面，所述第二铜带夹扣设置在所述第二功率开关芯片Q
L
的上面。
[0013]优选地，所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
均为MOS管结构，所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
的顶层包括相邻设置的源极区域和栅极区域，所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
的底层为漏极区域。
[0014]优选地，所述第一铜带夹扣和第二铜带夹扣均包括：第一长方体和第二长方体；
[0015]第一长方体的右端与第二长方体的上端固定连接；所述第二长方体与水平面的倾斜角为0～180度；
[0016]所述第一铜带夹扣的第二长方体下端与基板的上表面键合，所述第一铜带夹扣(9)的第一长方体设置在所述第一功率开关芯片Q
H
的上表面与第一功率开关芯片Q
H
的源极区域焊接互连；
[0017]所述第二铜带夹扣的第二长方体下端与基板的上面键合，所述第二铜带夹扣的第一长方体设置在所述第一功率开关芯片Q
H
的上表面与第二功率开关芯片Q
L
的源极区域焊接互连；
[0018]所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
的栅极区域通过键合引线与基板的上表面键合。
[0019]优选地，所述第一铜带夹扣和第二铜带夹扣采用热膨胀系数接近硅基的钼铜材料，钼铜表面电镀镍金防止氧化。
[0020]优选地，第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
源极区域和栅极区域的上面依次溅射有TiW、Cu、Ni和Au金属进行锡膏可焊性处理，第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
漏极区域的下面依次溅射有Ti、Ni和Au金属进行锡膏可焊性处理。TiW/Cu/Ni/Au的金属层厚度分别为0.12～0.18μm、5.6～8.4μm、1.2～1.8μm、0.01～0.15μm，Ti/Ni/Au的金属层厚度分别为0.24～0.36μm、0.16～0.24μm、0.01～0.15μm。
[0021]优选地，所述一体化集成电源内部的所有器件均使用锡膏在真空环境中使用两次回流焊接实现表面贴装，第一次回流采用第一锡膏焊接第一功率开关Q
H
、第一铜带夹扣、电源控制芯片、电压自举芯片D
B
、功率电感L、多个电阻/电容元器件；第二次回流采用第二锡膏焊接第二功率开关Q
L
和第二铜带夹扣；其中，第二锡膏的熔点低于第一锡膏熔点，形成温度梯度。
[0022]优选地，基板下表面采用阵列引脚实现一体化集成电源的电气接口，提升电气互连和热传导性能。
[0023]本专利技术至少具有以下有益效果
[0024]本专利技术通过将电源控制芯片表贴在第一方形槽安装区域内，将第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
三维堆叠集成，减小封装面积。在第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
的表面进行锡膏可浸润特殊金属化处理，正面(源级、栅极)作TiW/Cu/Ni/Au金属化处理，背面(漏极)作Ti/Ni/Au金属化处理，可与铜带夹扣锡膏回流焊接，提升电源转换和热传导效率，在真空环境中通过锡膏回流焊接实现电气互连，提高集成装配效率和降低铜带夹扣三维集成烧焊界面空洞率，电路基板采用高导热率的高温共烧陶瓷材料，提升电源热传导速率，本专利技术中的一体化集成电源能满足小型化、大电流的应用。
附图说明
[0025]图1是本专利技术一体化集成电源的示意图；
[0026]图2是本专利技术一体化集成电源的电路示意图；
[0027]其中，1、电源控制芯片；2、半桥结构功率开关；3、电压自举电路；4、电流反馈电路；5、电压反馈电路；6、多个电阻/电容元器件；7、高温共烧陶瓷一体化管壳；8、金属盖板；9、第一铜带夹扣；10、第二铜带夹扣；11、第一方形槽安装区域。
具体实施方式
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能一体化集成电源，其特征在于，包括：电源控制芯片(1)、功率开关装置、高温共烧陶瓷一体化管壳(7)和金属盖板(8)；所述金属盖板(8)设置在高温共烧陶瓷一体化管壳(7)的上方且与高温共烧陶瓷一体化管壳(7)的上表面相适应；所述高温共烧陶瓷一体化管壳(7)包括：基板和设置在基板上方的环框；所述环框包括设置在基板前后左右四个方向的侧面；所述基板的上面设置有第一方形槽安装区域(11)；所述电源控制芯片(1)贴装所述第一方形槽安装区域(11)内；所述功率开关装置固定设置在基板的上面；所述电源控制芯片(1)通过键合引线与基板的上表面键合。2.根据权利要求1所述的一种高性能一体化集成电源，其特征在于，所述功率开关装置包括：第一功率开关芯片Q
H
、第二功率开关芯片Q
L
、电压自举芯片D
B
、功率电感L、多个电阻/电容元器件(6)、第一铜带夹扣(9)和第二铜带夹扣(10)；所述第一功率开关芯片Q
H
、电压自举芯片D
B
、功率电感L、多个电阻/电容元器件(6)贴装在基板的上表面；所述第二功率开关芯片Q
L
贴装在第一铜带夹扣(9)的上面，所述第一铜带夹扣(9)设置在第一功率开关芯片Q
H
的上面，所述第二铜带夹扣(10)设置在所述第二功率开关芯片Q
L
的上面。3.根据权利要求2所述的一种高性能一体化集成电源，其特征在于，所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
均为MOS管结构，所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
的顶层包括相邻设置的源极区域和栅极区域，所述第一功率开关芯片Q
H
和第二功率开关芯片Q
L
的底层为漏极区域。4.根据权利要求3所述的一种高性能一体化集成电源，其特征在于，所述第一铜带夹扣(9)和第二铜带夹扣(10)均包括：第一长方体和第二长方体；第一长方体的右端与第二长方体的上...

【专利技术属性】
技术研发人员：康丙寅，方亚洲，张颖，易文双，姚福林，程章格，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：